本课程是计算机科学与技术专业的一门专业基础课程,解决计算机系统工作过程中硬件软件关系、硬件运行机制等相关问题。课程研究计算机系统的基本概念、基本工作原理,硬/软件协同工作方式等。培养学生的科学精神,使学生能够运用科学的学习方法,不断地扩展知识面,为提出复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求和约束条件的软硬件系统奠定知识和实践基础。课程具有如下特色:
1. 采用“渡船式”教学模式。船身为知识的载体,依托“简单CPU的设计与实现”项目,开展项目式教学。船桨即推进方式,“知识讨论+作业互评”,提高学生参与度。船帆为知识引领,融入“双线三维”的课程思政。
2. 贴合线下教学,运用提示型、共同解决问题型等教学方法。
3. 以“简单CPU的设计与实现”项目为切入点,介绍CPU的设计原理,符合“大道至简,衍化至繁”事物发展规律,适合各种层次的同学入手。
4. 包含“实践diy”模块,理论与实践相结合。
1.计算机系统概论
1.1 计算机发展简史
1.2 计算机系统的组成
1.3 计算机系统的层次结构
1.4 程序开发与执行过程
1.5 计算机系统性能评价
课堂讨论
第一章测试
2.数据的机器级表示
2.1 进位计数制
2.2 带符号数的表示
2.3 数的定点表示
2.4 数的浮点表示
2.5 非数值数据的编码表示
专题 C语言中的数据表示
专题 十进制转换二进制的快捷方式
课堂讨论
第二章测试
3.运算部件
3.1 并行加法器
3.2 算术逻辑部件
3.3 定点数运算
3.4 浮点数运算
课程讨论
实践diy——运算部件的设计与实现
第三章测试
4.指令系统
4.1 指令格式
4.2 寻址方式
4.3 指令类型
课程讨论
第四章测试
5.中央处理器
5.1 概述
5.2 简单CPU设计
5.3 流水线技术
课程讨论
实践diy——控制器的设计与实现
第五章测试
6.存储系统
6.1 半导体随机存取的存储器
6.2 半导体只读存储器和Flash存储器
6.3 主存储器的连接与控制
6.4 高速缓冲存储器
第六章测试
主存储器的逻辑设计
7.总线与I/O子系统
7.1 总线
7.2 I/O接口
第七章测试
实践diy——CPU的设计与实现
题目一
题目二